王中林、李亚栋、Michael Grätzel、乔世璋、朱俊杰、等成果速递

1. Sci. Adv.: 有机-无机杂化钙钛矿薄膜化学组成的纳米级成像

铅基有机-无机杂化钙钛矿（OIHP）太阳能电池可实现超过20％效率。但是，在运行条件下离子迁移率和/或有机物分解，结构变化和偏析的影响仍需要进一步研究。因此，开发用于获取晶粒到晶粒OIHP化学物质的分析工具具有重要的意义。巴西坎皮纳斯大学A. F. Nogueira和巴西同步加速器光实验室H. C. N. Tolentino等人使用同步加速器红外纳米光谱（nano-FTIR）绘制OIHP膜中的各个晶粒的图像。

结果揭示了与孤立晶粒的纳米级化学多样性相关的振动活动的空间异质性。可以得到CsFAMA和FAMA钙钛矿薄膜中各个晶粒的化学信息和局部组成的相关信息。在CsFAMA和FAMA薄膜中具有更强的nano-FTIR活性的纳米颗粒可以分别归属为PbI2和六边形多型相。

Nanoscalemapping of chemical composition in organic-inorganic hybrid perovskite films,Science Advances

https://advances.sciencemag.org/content/5/10/eaaw6619/tab-figures-data

2. Joule: 钙钛矿/硅串联电池和TiC负载Pt纳米簇电催化剂用于太阳能水分解

开发高效、稳定、经济的光系统，利用阳光将水分解成氢和氧，对未来利用可再生能源生产燃料和化学品至关重要，然而，目前高的成本限制了它们的广泛应用。近日，苏黎世联邦理工大学的Michael Grätzel和南开大学的罗景山教授课题组设计开发了一种高效的TiC负载Pt纳米簇催化剂，用于析氢反应，其负载约为Pt/C催化剂的1/5。

将其与用于ORR反应的NiFe-层状双氢氧化物和首次由块状钙钛矿/硅太阳能电池串联系统组合,实现了太阳能分解水系统高达18.7%的转换效率，是目前报道的利用高丰度廉价光吸收剂分解水系统的最高效率。该工作有利于进一步促进太阳能光电催化产氢的广泛应用。

Jing Gao, Florent Sahli, Chenjuan Liu, Dan Ren, XueyiGuo, Jérémie Werner, QuentinJeangros, Shaik Mohammed Zakeeruddin, Christophe Ballif, Michael Grätzel,Jingshan Luo. Solar Water Splitting with Perovskite/Silicon Tandem Cell andTiC-Supported Pt Nanocluster Electrocatalyst. Joule, 2019.

DOI: 10.1016/j.joule.2019.10.002

https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.10.002

3. Nat. Commun.：光诱导HB纳米片释放氢气

近日，东京工业大学Masahiro Miyauchi，筑波大学Takahiro Kondo等通过在乙腈溶液中对二硼化镁（MgB2）进行离子交换处理，简便的合成了硼化氢纳米片（HB片）。吸收光谱和荧光光谱研究表明，该HB片的带隙能为2.8 eV。第一性原理计算表明，2.8 eV处的光吸收是B和H轨道σ键态之间的电子跃迁。此外，DFT计算表明，另一个允许的跃迁是从B和H轨道的σ键态到反键态，间隙为3.8 eV。

实验发现，HB片在光辐照下会释放大量的H2，即使在温和的环境条件下，这也会导致电子从σ键态转变为反键态。辐照HB片释放的H2的量约占总质量的8％，这表明与先前报道的金属H2存储材料相比，该HB片具有较高的H2存储容量。

ReiyaKawamura, Nguyen Thanh Cuong, Takahiro Kondo,* Masahiro Miyauchi,* et al. Photoinducedhydrogen release from hydrogen boride sheets. Nat. Commun., 2019

DOI: 10.1038/s41467-019-12903-1

https://www.nature.com/articles/s41467-019-12903-1

4. Nat. Commun.：局部产生水合氢离子引起高pH环境中异常的HER行为

大多数电催化基础研究都是以块状模型材料的实验和计算结果为基础，这其中有些机理的理解中不适用于更具活性的纳米结构电催化剂。近日，阿德莱德大学乔世璋，Yao Zheng等研究了最简单和最典型的电催化过程，即析氢反应，基于新中间体的鉴定，提出了一种纳米材料的替代反应机理，该机理不同于通常的块体反应机理。作者在不同条件下，对一系列纳米材料进行了原位拉曼光谱和电化学热/动力学测量。

研究发现，在块体相中水合氢（H3O+）浓度可忽略不计的高pH电解液中，水离解和氢吸附过程中，催化表面上会生成大量的H3O+中间体。这些H3O+中间体在纳米结构的催化表面上创建了独特的酸性局部反应环境，并削减了整个反应的能垒。在纳米结构电催化剂上观察到的这种现象解释了它们在高pH条件下广泛观察到的异常高活性行为。

XuesiWang, Chaochen Xu, Yao Zheng*, Shi-Zhang Qiao,* et al. Anomalous hydrogen evolutionbehavior in high-pH environment induced by locally generated hydroniumions. Nat. Commun., 2019

DOI: 10.1038/s41467-019-12773-7

https://www.nature.com/articles/s41467-019-12773-7

5. Angew：原子界面工程增强单原子Pt光催化产氢性能

在原子尺度上优化光催化剂的结构，促进电子-空穴对的分离，对光催化剂性能的提高至关重要，但仍然具有挑战性。近日，清华大学李亚栋，王定胜，中南大学雷永鹏，湖北工业大学Gang Zhou等通过在有缺陷的TiO2载体上组装单个Pt原子，得到了高效光催化剂Pt1/def-TiO2。

研究发现，除作为质子还原位点外，单个Pt原子还促进相邻的TiO2单元产生表面氧空位并形成Pt-O-Ti3+原子界面。实验结果和DFT计算表明，Pt-O-Ti3+原子界面有效地促进了光生电子从Ti3+缺陷位点转移到单个Pt原子，从而增强了电子-空穴对的分离。这种独特的结构使Pt1/def-TiO2表现出高的光催化制氢性能，TOF高达51423 h-1，比负载在TiO2上的Pt纳米颗粒催化剂高出591倍。

YuanjunChen, Yongpeng Lei*, Gang Zhou*, Dingsheng Wang*, Yadong Li*, etal. Engineering atomic interface by single Pt atoms for enhancedphotocatalytic hydrogen production. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201912439

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201912439

6. AM: SrFeOx外延薄膜用于高密度电阻切换存储器

电阻切换（RS）存储器一直处于下一代非易失性存储器技术的最前沿。最近，一类新型的过渡金属氧化物（TMOs）作为RS存储器的有希望的材料已经出现，该TMOs在绝缘的褐镁矿（BM）相和导电钙钛矿（PV）相之间表现出可逆的全相转变。尽管如此，RS在这些TMOs中的微观机制仍不清楚。此外，尚未报道具有同时高密度和优异的存储性能的RS设备。

新加坡国立大学Stephen J. Pennycook和华南师范大学Zhen Fan团队以SrFeOx作为模型系统，可以直接观察到PV SrFeO3纳米丝在ON状态下形成并几乎穿过BM SrFeO2.5基体延伸，而在OFF状态下破裂，这清楚地揭示了丝状RS机制。纳米丝的直径约为10 nm，首次使Au/SrFeOx/SrRuO3 RS器件的尺寸缩小到100 nm。这些纳米器件表现出良好的性能，包括高达约104的开/关比，超过105 s的保持时间以及长达107个循环的耐久力。这项研究显著提高了对表现出正相变的TMO中RS机制的理解，也证明了这些材料在高密度RS存储器中使用的潜力。

NanoscaleTopotactic Phase Transformation in SrFeOx Epitaxial Thin Filmsfor High‐DensityResistive Switching Memory. Adv. Mater. 2019, 1903679.

DOI: 10.1002/adma.201903679

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903679

7. Adv. Sci. 综述：胞外囊泡在肿瘤免疫微环境和肿瘤免疫治疗中的作用

几乎所有的细胞都可以分泌胞外囊泡(EVs)。EVs可以将母体细胞的蛋白质、脂质和核酸递送给受体细胞，因此EVs也起着细胞间通讯和分子转移的中介作用。外泌体是EVs的一个小亚群，它会参与多种生理和病理过程，并且在肿瘤发生和转移前就会参与肿瘤免疫微环境的重建。同时，来自肿瘤细胞和宿主细胞的外泌体也会介导参与它们的相互作用过程，从而影响癌症治疗的响应性。而源于肿瘤的循环外泌体也被认为是早期诊断肿瘤的一种非侵入性的生物标志物。

基于外泌体的肿瘤治疗也正逐渐发展成为一种很有前途的新型策略，可用于抑制肿瘤发展或者增强抗肿瘤免疫。苏州大学周芳芳教授团队综述了外泌体及其在调节免疫响应中的关键作用和的治疗应用；同时也指出了当前研究的一些局限性并对未来的研究方向进行了展望。

FengXie, Fangfang Zhou. et al. Extracellular Vesicles in Cancer ImmuneMicroenvironment and Cancer Immunotherapy. Advanced Science. 2019

DOI:10.1002/advs.201901779

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201901779

8. Adv. Sci.: 面向下一代医疗保健的自持续可穿戴纺织纳米能源系统

可穿戴电子设备预示着未来的医疗监控和康复将超越医院的限制，而自供电传感器和能量发生器是实现可穿戴系统自我可持续发展的关键先决条件。基于纺织品的摩擦电动纳米发电机(TENG)是一种最佳的选择，它可以清除人体运动产生的低频和不规则能量，作为自我可持续系统的能量来源。然而，大多数纺织品基TENGs (T-TENGs)的低输出阻碍了它的实际应用。

新加坡国立大学Chengkuo Lee教授课题组提出了一种简便通用的策略，用于增强基于纺织品的摩擦电动纳米发电机(TENG)的电流和充电速度。二极管增强的纺织品基TENG (D-T-TENG)的闭环电流可以通过25倍。D-T-TENG的柔软、柔韧、轻薄的特性使其即使在随机卷曲的情况下也能实现稳定的输出。此外，将D-T-TENG嵌入衣服中通过蓝牙传感器供电，能够用于湿度和温度相应。D-T-TENG能有效地从各种身体运动中收集能量，增强的电流能直接刺激神经和肌肉，使其成为可穿戴的纺织品纳米能源纳米系统，有望用于下一代医疗保健应用。

TianyiyiHe, Hao Wang, Jiahui Wang, Xi Tian, Feng Wen, Qiongfeng Shi, John S. Ho,Chengkuo Lee. Self‐Sustainable Wearable Textile Nano‐EnergyNano‐System (NENS) for Next‐GenerationHealthcare Applications. Advanced Science. 2019

DOI:10.1002/advs.201901437

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201901437

9. Adv. Sci.：通过纳米催化药物自给O2和H2O2以增强化学/化学动力学联合疗法

化学/化学动力学联合疗法是提高抗癌效率的一个非常有前景的策略。但是，大多数实体瘤中的低氧和少量H2O2的微环境严重限制了该治疗方式的疗效。于此，河北大学张金超教授和李振华副教授课题组联合国家纳米中心梁兴杰研究员通过自下而上的方法构建纳米催化药物CaO2 @DOX@ZIF-67。

CaO2 @DOX@ZIF-67可以同时提供O2和H2O2，以提高化学/化学动力疗法。 在肿瘤内的弱酸性环境中，CaO2 @DOX@ZIF-67被分解以快速释放类Fenton催化剂Co2+和化学治疗药物阿霉素（DOX）。未保护的CaO2与H2O反应生成O2和H2O2。产生的O2可缓解肿瘤中的缺氧，并进一步提高DOX的疗效。与此同时，生成的H2O2通过类Fenton反应与Co2+离子反应生成剧毒的•OH，从而提高了化学动力学治疗。

Gao, S., Jin, Y., Ge, K., Li, Z., Liu,H., Dai, X., Zhang, Y., Chen,S., Liang, X., Zhang, J., Self‐Supply of O2 and H2O2 by aNanocatalytic Medicine to Enhance Combined Chemo/Chemodynamic Therapy. Adv.Sci.2019,1902137.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201902137

10. EES：基于碳复合材料的稳定，便宜且可大规模制备的钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池（PSC）首次用于光伏（PV）领域已近十年，如今其性能已经慢慢接近硅基PSC的性能。然而，贵金属（特别是金）是制造电极最常用的材料，在最近五年中研究界已对此问题进行了深入研究。

近日，都灵理工大学Federico Bella团队报道了一篇关于PSC的综述，描述了石墨烯和碳纳米管（CNT）等碳基材料并对其进行了功能化表征，碳也已开始用作电子传输材料（ETM），在刚性和柔性基材上均具有优异的效果。这篇综述主要讨论了碳基PSC的主要进展和最新技术，突出并利用了碳的低成本，高电导率，化学稳定性和可控孔隙率设计对于太阳能电池的影响，以及未来所需要面临的挑战及可行性方案。

FedericoBella et al. Carbon-based materials for stable, cheaper and large-scaleprocessable perovskite solar cells.

DOI: 10.1039/C9EE02115A

https://doi.org/10.1039/C9EE02115A

11. AFM：由生物力学运动驱动和调节的自供电离子导入经皮给药系统

带反馈控制的经皮给药(TDD)系统因其独特的便利、自我给药和安全等优点而引起了广泛的研究和临床兴趣。在此，王中林院士研究团队提出了一种自供电可穿戴式离子电导 TDD系统，该系统可以通过生物力学运动获取的能量来驱动和调节，用于闭环运动检测和治疗。

这种可穿戴的摩擦电动纳米发电机(TENG)被用作运动传感器和能量采集机，可以将生物力学运动转化为电能，从而在不需要储存能量的情况下进行离子导入，而基于水凝胶的带有并排电极的软贴片则可实现无创离子导入TDD。在以染料为模型药物的在猪皮上进行的概念验证实验成功地证明了该系统的可行性。这项工作不仅扩展了TENG在生物医学领域的应用，而且还为非侵入性、电辅助TDD的闭环传感和治疗提供了具有成本效益的解决方案。

ChangshengWu, Peng Jiang, Zhong Lin Wang, et al. Self‐Powered Iontophoretic Transdermal Drug DeliverySystem Driven and Regulated by Biomechanical Motions. Adv. Funct. Mater.,2019.

https://doi.org/10.1002/adfm.201907378

12. Chem. Sci.：利用拉曼对光热治疗诱导细胞凋亡的分子信号通路进行观察

等离激元纳米颗粒(NP)介导的光热治疗(PPTT)是一种很好的微创癌症治疗方法，目前也已经发展到临床试验的早期阶段。而了解PPTT的细胞和分子响应对提高其治疗效果和临床应用进展至关重要。南京大学朱俊杰教授、南京师范大学吴萍教授和蔡称心教授合作，将核靶向的金纳米星(AuNSs)作为光热试剂去特异性诱导癌细胞发生凋亡；同时Au NSs也可作为表面增强拉曼光谱(SERS)的探针，对凋亡MCF-7细胞的时变SERS光谱进行监测。

实验利用这一策略，对PPTT诱导凋亡的分子信号通路进行了研究,包括细胞色素c的释放,蛋白质降解和DNA碎裂等。研究结果表明，PPTT诱导的细胞凋亡会经历一个线粒体介导的凋亡通路，而这一通路也被进一步证实是由仅含BH3区域的蛋白BID启动的。这一研究不仅有助于提高对PPTT诱导细胞凋亡的分子机制的基础认识，也有助于改善对PPTT的调控以进一步推动其临床应用。

YingfangXing, Ping Wu, Chenxin Cai, Jun-Jie Zhu. et al. Raman observation of amolecular signaling pathway of apoptotic cells induced by photothermaltherapy. Chemical Science. 2019

DOI:10.1039/C9SC04389F

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/sc/c9sc04389f#!divAbstract

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